基于均匀设计法的L形板料弯曲优化设计.pdf

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1、基于均匀设计法的L形板料弯曲优化设计口吴卓口刘书岩口刘辞英口刘文1．兰州理工大学机电工程学院兰州7300502．中航工业陕飞(集团)有限公司陕西汉中723215摘要：使用均匀设计法，对影响L形板料弯曲回弹的相关因素进行优化设计。借助均匀设计方法来安排试验方案，利用ANSYS／LS—DYNA的数值模拟得出各组方案中不同因素组合下的回弹量。通过求解多元线性和二次回归方程，得到各因素对回弹角的影响。对二次回归模型进行极值分析，得出取得最小回弹角的各因素水平的最优组合，并得到试验范围内影响回弹的最佳工艺范围，能够对回弹进行有效的预

2、测和控制。关键词：弯曲成形均匀设计参数优化仿真回弹中图分类号：TG306文献标识码：A文章编号：1000—4998(2010)05—0012—03回弹是板料冲压成形过程中不可避免的现象，零弯角越小；相对弯曲半径越小，弯角越大。但是，零件弯件的最终形状精度取决于成形后的回弹量”】。通过对角的变化并不一定引起相对弯曲半径的变化。本文设回弹问题的数值模拟可以预测板料回弹的趋势，对冷相对弯曲半径的7个水平分别为1．50、2．25、3．O0、冲模具的设计、制造起到较好的指导作用。20世纪9O年3．75、4．50、5．25和6．O0。

3、代以来，基于数值模拟和优化理论的现代板料成形优1．1．2凸、凹模间隙C化方法开始成为各国学者研究的重点。在数值模拟对于L形弯曲成形，凸、凹模间隙对回弹的影响主时，如何合理地安排各种试验因素，严格地控制试验误要是使材料的贴模程度发生变化，即对弯曲件直边的差，有效地分析试验数据，从而用较少的人力、物力和径向约束作用有所改变，弯曲件的塑性变形成分也会时间，最大限度地获得丰富而可靠的资料0】，是当前进发生变化。本文设凸、凹模间隙的7个水平分别为行数值模拟面临的一个重大难题。均匀设计法是我国0．94￡、0．96t、0．98t，1．O

4、0t、1．02t、1．04t和1．06t。科学家独创的一种重大、新颖的科学试验设计方法【4】。1．1．3单元积分点数g它是将数论与多元统计相结合，在正交设计的基础上目前，在板料成形模拟中，显式一隐式求解技术仅提出来的一种供多因素、多水平试验用、可减少试验次能用于壳单元，且其主要目的就是为了模拟金属成形数的全新试验设计方法，适用于多因素、多水平的试中的回弹。一般求壳单元面内应力需要沿厚度积分，而验设计场合，可实现用最少的试验次数和最短的试验壳单元的数值算法沿厚度方向允许有多个高斯积分时间，达到寻找最佳效果的目的”]。点。在A

5、NSYS中，壳单元厚度的积分点数值可以选取板料的L形弯曲是最基本的弯曲变形，在工业生的范围是0～100，通常输入值为O或空时，在ANSYS中产中应用广泛1。本文以板料的L形弯曲为研究原型，会默认积分值为2。本文设单元积分点数的7个水平分采用均匀设计法与FEM法相结合，对影响L形板料弯另U为2．0、2．5、3．0、3．5、4．0、4．5和5．0。曲回弹的相关因素进行了优化设计。仿真结果表明，因1．1．4摩擦因数素水平的最优搭配可以使L形板料弯曲成形回弹达到在板料的成形过程中板料与模具间总会有相对最小值。滑动，所以必然伴随有摩

6、擦行为。摩擦力不仅影响成形力的大小和能量消耗，还直接影响零件的成形极1试验方案的建立及试验结果的直观分析限、回弹量和零件的表面质量。本文摩擦因数的7个水根据专业知识和有限元模拟的实际情况综合考虑平值分别设为0．10、0．11、0．12、0．13、0．14、0．15和可变参数(因-T-)的个数和它们的水平数。0．16。1．1试验考察的回弹影响因素表1为用好格子点法构造的均匀设计试验方案。1．1．1相对弯曲半径R／t1．2有限元模型的建立一般采用相对弯曲半径／t表示变形的程度。R试验所用板料的材料为LY12，板料规格为：长度为

7、弯曲件的内弯曲半径，t为弯曲件的料厚。相对弯曲为100mm，宽度曰为25mm，厚度t为2mm。半径的改变必然引起弯角的改变。相对弯曲半径越大，本文利用ANSYS／LS—DYNA有限元仿真程序的收稿El期：2009~l2月显式一隐式连续求解功能求解板料成形回弹。在显式2010／5机械制造48卷第549期表1U(7)试验方案及结果分析表+109．375(一0．13)+2．238(3)试验号可变参数试验结果由二次回归方程可知，回弹角0与因素Zt成线性No．l(z-)【R／t．(Z2)【C(z3)[g](z4)【回弹角0／(。关系

8、，且0随着Z。的减小而减小；回弹角0与因素11(1．50)2(0．96t)3(3．0)6(0．15)3．987z：、z3和z4成二次线性关系，表明当z2、z]和Z4取中22(2．25)4(1．O0t)6(4．5)5(0．14)2．73l间值时，0取得较小值。对回归方程进行极值分析，得33(3．O0)6(